光催化-膜分离耦合工艺对腐殖酸的过滤机理研究.pdfVIP

第34卷第6期 膜科学与技术 V01．34No．6 2014年12月 MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGY Dec．2014 光催化一膜分离耦合工艺 对腐殖酸的过滤机理研究 陈黄锰1，宋宏臣2一，王建明2，刘自力1 (1．广州大学化学化工学院，广州510006； 2．广州中国科学院先进技术研究所，广东省膜材料与膜分离重点实验室，广州511458) 摘要：为了充分发挥负载型光催化一膜分离耦合工艺处理污染物的技术优势，通过制备Ti02 改性PVDF超滤膜，采用自制膜分离性能测试装置、紫外一可见分光光度计、扫描电子显微镜 等分析测试手段，研究UV光照强度、膜过滤流量、溶液浓度等工艺条件对膜性能的影响，从 而获得最优工艺条件．研究结果表明，该耦合工艺在处理水样时，对水样中的污染物具有较好 mW／cm2、过滤流量 的过滤效果和光催化降解能力．当其它条件一定时，UV光照强度为1．0 为300mL／min、溶液浓度为2 mg／L时，该耦合工艺对腐殖酸水样的处理效果最为理想． 关键词：超滤；光催化；聚偏氟乙烯；腐殖酸 膜分离技术是21世纪最有发展前途的高新技 剂可以悬浮分散在处理液中，也可以负载在膜上L9j． 术之一，其广泛的应用已在众多领域都产生了巨大 悬浮态的TiO。颗粒分布均匀，比表面积大，处理效 的经济效益和社会效益．超滤膜作为膜分离中的主 率高，但在处理过程中，悬浮态的TiOz颗粒容易堵 要应用技术，具有占地面积小、化学能耗低、分离成 塞膜孔，影响膜的性能，对于TiOz和溶质的分离也 本低、产率高及能量效率高等优点[1-3]，但膜污染降较难，回收利用率不高，且TiOz纳米颗粒能够随着 低了膜的处理性能，极大地限制了膜分离技术的 料液流出，不仅造成损失，还造成二次污染，影响滤 应用‘3|． 液水质．而将纳米TiO：颗粒负载于膜上有望解决这 聚偏氟乙烯(PVDF)膜材料具有良好的机械强 度、化学稳定性、热稳定性和抗辐射能力[4]，但由于 膜在UV光照下的自清洁性研究结果表明，膜片具 其亲水性差导致膜容易污染、使用寿命降低[5]．近年 有一定的自清洁性和较高截留率，表现出更好的抗 来，为了提高膜的抗污染能力，许多研究学者越来越 污染性能．将TiO。负载在膜上，可以增加膜的亲水 关注PVDF与无机材料的复合，如在铸膜液体系中性，使膜具有更高且更稳定的纯水通量，提高膜的抗 添加A1203、Zr02、Ti02等[6’7]．其中，Ti02不仅可以污染能力，有效阻止膜表面滤饼层的快速形成和膜 增加膜的亲水性，而且在UV光照下能有效降解污 孔内部的堵塞，延长膜的使用寿命；TiOz负载到膜 染物，尤其是有机物，因此被广泛用来提高膜的渗透 上还可以更大程度地防止TiOz颗粒的流失，且 性和抗污染性L8j． TiO。光催化降解有机物的作用使膜具备了一定的 将膜分离与TiO。光催化耦合的技术可以有效 消毒功能，从而使出水水质得到良好的改善．因此， 弥补单个技术的某些缺陷，并保留两者优势，产生一 该工艺的应用前景广阔． 系列的协同效应．在技术应用过程中，TiOz光催化 然而，影响负载型光催化一膜分离耦合工艺的 收稿日期：2014一Ol一20；修改稿收到日期：2014—03—24 基金项目：国家自然科学基金资助项目 第一作者简介：陈黄锰(1989一)，男，广东汕头市人，硕士生，主要从事光催化一膜分离耦合工艺的机理研究．*通讯作者，